Solidos cristalinos

Carlos Fuentes Loaiza

Solidos Cristalinos


Silicio• El Silicio está presente en el

organismo en muy pequeñas cantidades. Su símbolo es Si y su número atómico 14. Es el segundo elemento más importante de la corteza terrestre (27,7% en peso) después del oxígeno.

Barra de Silicio


Estructura Cristalina

• El silicio cristaliza con el mismo patrón que el diamante, en una estructura que Ashcroft y Mermin llaman celosías primitivas, "dos cubos interpenetrados de cara centrada". Las líneas entre los átomos de silicio en la ilustración de la red, indican los enlaces con los vecinos más próximos. El lado del cubo de silicio es 0,543 nm. El germanio tiene la misma estructura del diamante, con una dimensión de celda de 0,566 nm.


Aplicaciones del Silicio

• Como material refractario, se usa en cerámicas, vidriados y esmaltados.

• Como elemento fertilizante en forma de mineral primario rico en silicio, para la agricultura.

• Como elemento de aleación en fundiciones.• Fabricación de vidrio para ventanas y

aislantes.• El carburo de silicio es uno de los abrasivos

más importantes.• Se usa en láseres para obtener una luz con

una longitud de onda de 456 nm.• La silicona se usa en medicina en implantes

de seno y lentes de contacto.


Germanio• Es un metaloide sólido duro, cristalino, de

color blanco grisáceo lustroso, quebradizo, que conserva el brillo a temperaturas ordinarias. Presenta la misma estructura cristalina que el diamante y resiste a los ácidos y álcalis.

• Forma gran número de compuestos organometálicos y es un importante material semiconductor utilizado en transistores y fotodetectores. A diferencia de la mayoría de semiconductores, el germanio tiene una pequeña banda prohibida (band gap) por lo que responde de forma eficaz a la radiación infrarroja y puede usarse en amplificadores de baja intensidad.

Piedra de Germanio



El germanio es divalente o tetravalente. Los compuestos divalentes (óxido, sulfuro y los halogenuros) se oxidan o reducen con facilidad. Los compuestos tetravalentes son más estables. Los compuestos organogermánicos son numerosos y, en este aspecto, el germanio se parece al silicio. El interés en los compuestos organogermánicos se centra en su acción biológica. El germanio y sus derivados parecen tener una toxicidad menor en los mamíferos que los compuestos de estaño o plomo.


Aplicaciones del Germanio

• Electrónica: radares y amplificadores de guitarras eléctricas usados por músicos nostálgicos del sonido de la primera época del rock and roll; aleaciones SiGe en circuitos integrados de alta velocidad. También se utilizan compuestos sandwich Si/Ge para aumentar la movilidad de los electrones en el silicio (streched silicon).

• Óptica de infrarrojos: Espectroscopios, sistemas de visión nocturna y otros equipos.

• Lentes, con alto índice de refracción, de ángulo ancho y para microscopios.

• En joyería se usa la aleación Au con 12% de germanio.


Galio• El galio es un metal blando, grisáceo en

estado líquido y plateado brillante al solidificar, sólido deleznable a bajas temperaturas que funde a temperaturas cercanas a la del ambiente (como cesio, mercurio y rubidio) e incluso cuando se sostiene en la mano por su bajo punto de fusión (28,56 °C). El rango de temperatura en el que permanece líquido es uno de los más altos de los metales (2174 °C separan sus puntos de fusión y ebullición) y la presión de vapor es baja incluso a altas temperaturas. El metal se expande un 3,1% al solidificar y flota en el líquido al igual que el hielo en el agua.

Piedra de Germanio



La cristalización no se produce en ninguna de las estructuras simples; la fase estable en condiciones normales es ortorrómbica, con 8 átomos en cada celda unitaria en la que cada átomo sólo tiene otro en su vecindad más próxima a una distancia de 2,44 Å y estando los otros seis a 2,83 Å. En esta estructura el enlace químico formado entre los átomos más cercanos es covalente siendo la molécula Ga2 la que realmente forma el entramado


Aplicaciones del Galio

• Semiconductores• Galato de magnesio, que contiene

impurezas, está comenzando a ser utilizado en polvo de fósforo ultravioleta-activado.• Nitrato de galio se ha usado como un

producto farmacéutico por vía intravenosa para tratar la hipercalcemia asociada con la metástasis del tumor a los huesos. Se cree galio para interferir con la función de los osteoclastos.

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